设计一种适用于S-adenosyl-l-methionine依赖的甲基转移酶的全细胞生物传感器
Zhen Zhen1, La Xiang2, Shizhong Li1
1Department of Microbial Physiological & Metabolic Engineering, State Key Laboratory of Microbial Resources, Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, 100101, Beijing, China; University of Chinese Academy of Sciences, 100049, Beijing, China.
Biosensors & bioelectronics
|November 6, 2024
概括
开发了一种全细胞生物传感器,以提高甲基组转移效率. 定向进化增强了咖啡酸3-O-甲基转移酶活性,显著促进了用于天然产品生产的酸生物合成.
科学领域:
- 生物技术和合成生物学
- 酶工程是什么? 酶工程是什么?
- 代谢工程是代谢工程.
背景情况:
- 甲基转移对生物合成至关重要,但通常受酶效率和甲基供体可用性限制.
- 开发高效的选策略是改善参与甲基转移的酶的关键.
- O-甲基转移酶 (OMTs) 在天然产品生物合成中起着至关重要的作用,但它们的效率可能是瓶.
研究的目的:
- 创建一个高通量选方法来增强甲基组转移.
- 为了改造咖啡酸3-O-甲基转移酶 (AtComT) 以提高活性和产品产量.
- 验证一种新型l-homocysteine生物传感器用于评估甲基转移效率的实用性.
主要方法:
- 基于大肠杆菌MetR.的l-homocysteine全细胞生物传感器的开发.
- 使用生物传感器对Arabidopsis thaliana咖啡酸3-O-甲基转移酶 (AtComT) 进行定向进化的应用.
- 进化突变的特征,包括蛋白质二分化和催化效率的分析.
- 使用氨酸作为基质的酸生物合成试验与进化的AtComT.
主要成果:
- 该l-homocysteine生物传感器成功报告了l-homocysteine的细胞内积累,反映了甲基转移活性.
- 定向进化产生了一种AtComT突变,咖啡酸转化为酸的性能提高了13.8倍.
- 最好的突变体显示,催化效率增加了5.4倍,归因于改进的OMT二分化.
- 进化的AtComT突变体实现了高产酸生物合成 (3448毫克L-1),转化率为88.8%.
结论:
- 开发的l-homocysteine生物传感器是用于甲基转移过程的高通量选的宝贵工具.
- 通过定向进化的酶工程可以显著增强OMT活动和产品生物合成.
- 改善蛋白质二分化是提高OMT催化效率的关键因素.
- 这种方法对各种自然产品的高效生物合成具有前景.
